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Speichermodule für die Industrie Lebensdauer von 3D-TLC-Flashspeichern nähert sich SLC/MLC an

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BRESSNER Technology bringt mit Hersteller ATP Electronics neue M.2-NVMe-, M.2-SATA- und 2,5-Zoll-3D-TLC -Flashspeicher auf den Markt, die sich mit SLC- und MLC-Speichermodulen messen können.

Die M.2 SATA-/NVMe-SSDs können in einem weiten Betriebstemperaturbereichs von –40°C bis 85°C eingesetzt werden.
Die M.2 SATA-/NVMe-SSDs können in einem weiten Betriebstemperaturbereichs von –40°C bis 85°C eingesetzt werden.
(Bild: BRESSNER Technology GmbH )

In den Anfängen der NAND-Flash-Speicherung wurde TLC-Flash (Triple Level Cell) im Allgemeinen als am besten geeignet für leseintensive Arbeitslasten angesehen, wobei dessen Ausdauer- und Zuverlässigkeitswerte hinter denen von SLC- (Single Level Cell) und MLC-Flash (Multi Level Cell) zurückblieben. Durch die Speicherung von drei Bits pro Zelle bot TLC größere Speicherkapazitäten und damit niedrigere Kosten pro Bit, hatte aber auch Probleme mit der Zuverlässigkeit und einer kürzeren Lebensdauer.

Für industrielle Anwendungen wird in der Regel SLC-Flash wegen seiner Zuverlässigkeit verwendet, aber da er nur ein Bit pro Zelle speichert, wird er in der Regel mit geringerer Kapazität angeboten und ist sehr teuer. MLC (Multi-Level Cell) wurde nach SLC entwickelt und speichert zwei Bits pro Zelle. Es ist die Vorgänger-Technologie von TLC, wird aber noch oft verwendet da die Lebensdauer und Zuverlässigkeit bis jetzt deutlich höher waren als bei TLC.

Letztes Jahr stellte BRESSNER Technology gemeinsam mit ihrem langjährigen Partner ATP Electronics, die A700Pi/E700Pi-SATA-SSD-Serie vor, die auf 3D TLC basieren und als pseudo SLC (pSLC) konfiguriert sind. Diese SSDs verfügen über eine anpassbare Lebensdauer und verwenden fortschrittliche Controller- und Firmware-Technologien, um sicherzustellen, dass die Hardware die Lebensdaueranforderungen anspruchsvoller Anwendungen erfüllt und sogar übertrifft.

Lebensdauer auf das 10-fache erhöht

Diese eingebetteten SSDs bieten ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen SLC/MLC und TLC. Durch die Speicherung von nur einem Bit pro Zelle anstelle von drei Bits wird die TLC-Kapazität reduziert, aber die allgemeine Lebensdauer wird auf das 10-fache der gleichen TLC-Produkte erhöht.

In diesem Jahr nähert sich BRESSNER mit der Ausdauer von neuen 3D-TLC-basierten NVMe- und SATA-SSDs von ATP Electronics an SLC- und MLC-Speicher an. Die eingebetteten Solid-State-Laufwerke (SSDs) der Serien N750Pi (pSLC) und N650Si/Sc (NVMe) sowie A750Pi (pSLC) und A650Si/Sc (SATA) die mit einem neuen Chipgehäuse hergestellt werden, brechen Rekorde bei der Lebensdauer.

Im Vergleich zu anderen 3D-TLC-Laufwerken bieten sie eine um 66 % höhere Ausdauer im nativen TLC-Modus (Triple Level Cell) und eine um 50 % höhere Ausdauer im pSLC-Modus (Pseudo Single Level Cell), womit sie mit Laufwerken gleichziehen, die auf MLC- bzw. SLC-Flash basieren.

Schlanke Module mit höherer Leistung und Kapazität

Die industriellen Module M.2 Serial ATA (SATA) und NVMe Solid State von ATP sind in den Typen 2242 und 2280 erhältlich. Die NVMe werden auch als M.2 2230 angeboten. Diese schlanken Module bieten eine höhere Leistung und Kapazität im Vergleich zu 2,5-Zoll-SATA-SSDs, bei gleichzeitiger Minimierung der gesamten Modulgrundfläche. Die Performance hängt von der Konfiguration (NAND + Controller) ab, die ist gleich sofern bei M.2 und 2.5 die gleiche Konfiguration benutzt wird. Bezüglich der Kapazität kann mit einer 2.5“ sogar eine höhere Kapazität erreicht werden, da auf dem PCB mehr Platz ist – hierbei geht es schon um Terrabytes. Bis 1TB kann die M.2 mit der 2.5“ problemlos mithalten. Der Vorteil der M.2 ist das schlanke Gehäuse, welches für platzsparende Applikationen interessant ist.

Ausgewählte M.2-SATA-SSDs sind mit einer Mikrocontroller-Einheit (MCU) ausgestattet, die einen verbesserten Schutz vor Leistungsverlusten (PLP) bei verschiedenen Temperaturen, Stromausfällen und Ladezuständen bietet und so Daten und Speichergerät für ein höheres Maß an Integrität und Zuverlässigkeit schützt ATP-M.2-Module eignen sich für Netzwerk- und Thin-Storage-Systeme, Point-of-Sale-Systeme (POS) und industrielle Computeranwendungen.

Die M.2 SATA-/NVMe-SSDs sind sowohl in doppel- als auch in einseitiger Ausführung erhältlich.
Die M.2 SATA-/NVMe-SSDs sind sowohl in doppel- als auch in einseitiger Ausführung erhältlich.
(Bild: BRESSNER Technology GmbH )

Fünf Fragen zu Technik und Verfügbarkeit

Was macht der verwendete Controller bzw. die Firmware besser als Standardlösungen? ATP verwendet verschieden Trims der 3D-TLC-Speichertechnologie, die für einen sehr geringen Aufpreis größere Gesamtschreibleistung bieten. Die eingesetzten Controller mit LDPC-Fehlerkorrektur tun ein weiteres, diese Endurance im Vergleich zu konventionellen BCH-fähigen zu strecken.

BRESSNER adressiert den Industrie-Markt. Welche Sonderausstattungen und Schutztechnologien gibt es? ATP bietet eine Vielzahl an kundenspezifischen Anpassungen, wie Coating, Anti-Sulfur, Content Preload, individuelles Overprovisioning, ein eigenes HW-basiertes Power Loss Protection Design, Heat-Management-Lösungen (e.g. spezielle Heatsinks für NVMe-SSDs), Etikettierung mit Kunden-Seriennummern etc.

Gibt es Fehlerkorrekturverfahren und vielleicht sogar mehrere, wie etwa On-Die- und Side-Band-ECC? Die heutigen NVMe-SSDs von ATP sichern Daten mittel Low Density Parity Control (LDPC), sowie zwischen den kommunizierenden Komponenten End-to-End-Data-Protection.

Gibt es bei den Modulen integrierte Temperatursensoren? Sowohl die ICs enthalten Temperatursensoren als auch externe Sensoren stellen die Betriebssicherheit sicher.

Wie steht es um die Verfügbarkeit der Module? Auch ATP blieb von Halbleiterknappheit nicht unberührt, doch fast alle betroffenen Produkte wurden neu designed, um schnelle Verfügbarkeit zu sichern. Generell ist die Verfügbarkeit der ATP-Produkte im Vergleich zu vielen Mitbewerbern deutlich besser, da ATP über eine eigene Produktionsstätte verfügt und ab Wafer-Level selbst produziert.

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